Une première école apparaît dans les archives en 1834 avec la nomination d'un instituteur.

Durant les décennies suivantes, l'enseignement se développe. À la fin du Second Empire, la commune dispose d'une école de filles et d'une école de garçons accueillant chacune une soixantaine d'élèves. Les effectifs des écoles augmentant, la commune pense réaliser des établissements plus grands. En 1875, un projet de construction prévoit d'abriter les deux classes dans une même école. La classe des garçons est prévue pour accueillir plus de 100 élèves& En 1879, il devient nécessaire de créer un poste d'adjoint à l'école des garçons, puis de donner en 1882 au poste existant à l'école des filles un caractère définitif. Les deux religieuses font classe à 94 fillettes de 5 à 13 ans.

Dès 1862, une bibliothèque scolaire est créée dans l'école. Elle ouvre ses portes en 1866 aux adultes dans le cadre d'un cours du soir. L'instituteur propose au Conseil municipal l'achat d'une montre en argent destinée à récompenser le plus méritant et assidu des élèves adultes.

L'école de filles est laïcisée en 1903, elle compte alors deux classes. C'est en 1910 que le projet de création d'une classe enfantine est porté par l'inspecteur d'académie. Il aboutit en juillet 1914, la classe est annexée à l'école de filles mais ne fonctionnera effectivement qu'en octobre 1919.

Les deux écoles accueillent chacune une douzaine de réfugiés pendant le premier conflit mondial. Le double est accueilli au début de l'année scolaire 1939-1940. Pendant l'exode de mai-juin 1940, 9 enfants sont inscrits provisoirement dont trois pupilles de l'assistance. Une vingtaine d'enfants sont de nouveau réfugiés à Saint-Paterne pour être protégés des bombardements en 1943-1944.

La croissance démographique de la commune de Saint-Paterne impose les premiers agrandissements du groupe scolaire : une classe en 1950, puis deux autres au début de la décennie suivante. En 1954, 220 élèves sont scolarisés, dont seulement 10 de moins de 6 ans. Il y aura près de 400 enfants dix ans plus tard.

Au début des années 1960, un groupement d'observation dispersés (ancien cours complémentaire) est installé pour les niveaux de 6e et 5e dans l'école de garçons. Une classe mixte compte une trentaine d'élèves et une classe est également créée pour les élèves ayant un handicap.

L'école primaire de filles et l'école élémentaire de garçons deviennent mixtes en 1969. À la rentrée de 1970, les deux établissements fusionnent sous une seule direction. L'école est alors composée de 147 élèves.

Actuellement, l'établissement est une école élémentaire comportant 4 classes accueillant une centaine d'élèves.

Sources complémentaires aux Archives départementales :

- T 1162 (cote provisoire, écoles primaires, classement par commune)

- T1070 (cote provisoire, écoles primaires, classement par commune, registres matricules de l'école de garçons, 1906-1943)

- 2Ø/231 (cote provisoire, fonds de la préfecture, service de l'administration communale)

- 128W184-185 et 1007W157 (fonds du patrimoine immobilier départemental, bâtiments d'enseignement)

- 150W9 (fonds du service chargé de la santé scolaire, financement)

- 2308W (fonds de l'école maternelle de Saint-Paterne-Racan)